地铁隧道受平行向地裂缝错动影响数值分析

西安地铁3号线局部地段通过f7地裂缝上盘,并且和f7地裂缝近似平行。基于f7地裂缝长期水准监测预测的未来最大活动量值,采用数值方法,研究了西安典型的黄土、古土壤和粉质黏土地层下地铁隧道受平行向地裂缝活动的影响。通过逐渐变化地铁隧道衬砌外皮同地裂缝间的距离,计算了6种工况下地铁隧道衬砌的变形和内力。计算结果表明:当地铁隧道衬砌外皮距离地裂缝30m时,隧道衬砌是安全,并有一定的安全储备。     

石窟寺典型工程地质变形破坏模式及分类体系

石窟寺是宝贵的石质文物,但在复杂的赋存环境、长期的侵蚀风化以及人类活动的影响下产生了多种变形破坏问题.详细的破坏分类体系是石窟寺病害表征、解释、分级和预测的基础,而目前尚未有针对石窟变形破坏的综合分类方法.分析了川渝、陇东地区代表性石窟的工程地质条件和变形破坏特性,将石窟的变形破坏类型分为工程地质成因型和工程地质力学型,建立了2大类、6亚类、24种破坏现象的综合分类体系.采用工程地质类比法对比了石窟变形破坏及诱发机制的南北差异.陇东石窟因卸荷产生的变形破坏更多,而微环境扰动带来的变形破坏在川渝石窟更突出.在微环境扰动下,川渝石窟的破坏响应以鳞片状剥落破坏为主,而陇东石窟以渔网状剥蚀破坏为主.      

渭河盆地安仁镇地裂缝基本特征与成因分析

2016年野外地质调查发现渭河盆地东北侧安仁镇发育48条地裂缝,造成沿线房屋墙体开裂、道路错断和农田变形龟裂等,并严重威胁大西高铁安全运营。通过详细的地质调查和地质测绘发现其均位于地貌分界线两侧并发育在双泉-临猗断裂上盘,地裂缝走向为NE60°~80°,按发育位置可将其划分为5组地裂缝。选取典型地裂缝为研究对象,利用槽探和工程地质钻探揭示了地裂缝的剖面结构特征,发现地裂缝导致浅部土体破裂严重,地裂缝错断两侧地层且位错量随深度增加而增加,表现出同沉积断层的性质。在此基础上,对比西安地裂缝并详细分析了安仁镇地裂缝的成因机理,发现构造断裂、地震活动和表水潜蚀是地裂缝形成的主要因素。安仁镇地裂缝成因机理可概化为:构造控缝、地震启缝和表水扩缝。     

区域地震稳定性的区域地震动力学评价

运用区域地震动力学理论。分孕震、发震和应震等3个专题层,系统评价了渭河盆地地震稳定性。研究认为渭河盆地拥有多层立交孕震模式,当局部孕震单元满足发震动力学条件时,多以粘滑断错模式发震,同时因边界效应断块发生升降运动,对地震作用的地震响应模式可概化为下托上展。研究表明,区域地震动力学理论更全面深入地刻画了区域地震稳定性,是一种区域地震稳定性评价的有效方法。     

西安城区地裂缝破裂扩展的数值模拟

西安城区由于其复杂、特殊的地质条件,成为世界上地裂缝发育最典型的城市,这给建设中的西安地铁带来了全新的课题。隐伏地裂缝在黄土中的扩展机理,影响范围,影响程度等问题,都是西安地铁建设中所广泛关注和亟待解决的问题。为研究黄土中地裂缝的扩展机理和扩展特征,笔者结合大型物理模型试验结果,利用数值模拟的方法,建立了三维数值分析模型,进行了不同工况的对比分析研究。研究表明,采用数值模拟的结果与模型试验以及调查所见地裂缝带上建筑物的破裂形式基本一致,这说明用数值模拟进行地裂缝扩展分析是有效的。     

黄河大柳树坝址区域F201断层工程断错可能性及其效应分析

坐落于中卫—同心逆冲断裂带中间部位的黄河黑山峡大柳树坝址距F201发震断层垂直距离不足1.5km。在坝址区内,中卫—同心断裂带由数条断层组成,并可进一步分为主干断层、分支断层。这些断层与主干断层F201具有密切关系。统计表明,在青藏高原及其周缘地区,当发生7级以上破坏性地震时,距发震断裂两侧3~5km的范围内都有可能出现断层的分支破裂、次生破裂等错断效应。晚更新世以来沿F201发生过多次地震破裂事件,大柳树坝址处于7级以上地震时的分支破裂发生带内,因此存在工程错断可能。三维有限元数值模拟结果表明,F201发生错动时,坝址地段分支断层F93、F39、F40相对于F201的错动比率处分别达到14.38%、12.00%和9.84%以上。     

晋西公路黄土洞穴的危害及三维数值分析研究

黄土洞穴是晋西黄土高原发育的一种特殊地质灾害。文章在晋西黄土区调查基础上得出,黄土洞穴对公路的危害主要包括对路基路面的破坏、对路堤路堑边坡的破坏及对排水设施的破坏。文章运用三维有限元法分析黄土洞穴在自重环境下对公路路基路面的危害情况及洞穴周围剪应力的变化,得出基于洞穴位置与洞径大小双变量情况下的洞顶临界埋深求解方法,为公路洞穴的有效防治措施提供依据。     

黄土填方高边坡变形破坏机制分析

本文依据西北某油田倒班基地黄土填方高陡边坡工程勘察, 研究了该边坡的变形破坏机制, 通过对边坡工程地质条件及变形破坏分析, 建立FLAC3D地质模型, 采用数值模拟方法研究了边坡变形破坏机制。研究结果表明, 主要变形区或破坏区为陡坎周围至其沿坡面向下20～25m 的范围之间, 其破坏深度底界为全新世填土层Q4与原状黄土Q3接触面, 但要重点控制沿坡面向下20～25m 的范围之间的变形。数值模拟结果表明, 该边坡目前整体稳定性较好, 不会发生整体变形破坏。     

宜居黄河科学构想

黄河问题表象于河,形成于域,根植于地。针对于黄河流域高质量发展面临的地球科学问题特点及挑战,本文提出了“宜居黄河”科学构想,旨在构建一个包括“安全黄河”、“绿色黄河”、“生态黄河”、“和谐黄河”和“智慧黄河”5大核心内容的体系完善的宜居黄河研究科学架构,并对这5个方面的科学内涵和关键研究内容进行了阐述。其中,(1)安全黄河立足于工程地质学,研究黄河流域地质地表过程及其灾害效应,以保障地质安全需求,构建安全黄河体系;(2)绿色黄河立足于水文地质学,研究黄河流域水循环过程及其水土环境变化效应,构建绿色黄河体系;(3)生态黄河立足于环境地质学,研究黄河流域生态系统演化规律及其生态屏障效应,构建生态黄河体系;(4)和谐黄河立足于资源地质学,研究黄河流域资源开发与人地协调的发展模式,构建和谐黄河体系;(5)智慧黄河立足于大数据及信息科学,研究黄河流域地学信息集成与智慧决策平台,构建智慧黄河体系。这5个部分相互支撑融合,共同解决宜居黄河的核心关键问题,从而为保障黄河长治久安、促进全流域高质量发展,最终形成造福中华民族的“幸福黄河”起到科技支撑作用。     

黄土高原滑坡灾害形成动力学机制

滑坡灾害是威胁黄土高原人民生命和财产安全、城镇与重大工程建设与运营的重大地质问题。针对黄土高原滑坡灾害形成的动力学机制问题,在大量的调查统计、试验与理论分析基础上,总结得出区域构造应力是黄土高原滑坡高发的主要驱动力,它是滑坡分区分带群发的控制因素,是黄土滑坡的"第一元凶";边坡构造应力既造就了结构面,又不断地改造和松动着结构面,持续地肢解着边坡的完整性,它是单体滑坡形成的主要驱动力,是黄土滑坡的"第二元凶";黄土是一种特殊的结构土,具有极强的水敏性,在土体应力驱动下极易灾变,黄土的这种易灾特性是土体灾变的内在原因,是黄土滑坡的"第三元凶";大量的滑坡发生都与水有关,地表水大量渗入黄土浅表部,会引起浅表崩塌和溜滑灾害,而当水沿着微、细、宏观优势通道进入黄土深部后,就可能引起深层滑坡,因此,动水渗透作用是黄土滑坡的"主凶";工程扰动既会改变边坡原有的应力状态,进而扩展和松动已有的结构面,现今,工程扰动已经成为一种诱发地质灾害的重要地质营力,是黄土滑坡的"帮凶"。